اقرأ في هذا المقال
- ما هي الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة
- أساسيات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة
- نظام اتصالات الأقمار الصناعية المتنقل بواسطة القمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض
- مبدأ عمل الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة
تعد الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة مورداً أساسياً لمصممي نظام تتبع الهوائيات والأقمار الصناعية ويتم تقديم اتصالات الأقمار الصناعية المتنقلة من محطة الراديو أي المحطة الأرضية المثبتة، وفي كيانات متنقلة أرضية أو بحرية أو جوية أي السيارات والسفن والطائرات إلى محطة الراديو الأخرى أي المحطة الأرضية عبر القمر الصناعي، وعلى سبيل المثال من الممكن الاتصال عبر الهاتف من سفينة في المحيط إلى منزل أو مكتب داخل بلد ما.
ما هي الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة
الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة “MSC”: هي الأنظمة المتقدمة التي تسمح للمتصلين بإجراء روابط أقمار صناعية ناجحة من المركبات المتحركة على الأرض أو البحر أو في الجو، حيث تم تقديم تاريخ الاتصالات الساتلية المتنقلة فضلا عن التقنيات الرئيسية الخاصة بهم، كما يتم إظهار الديناميات المدارية للأقمار الصناعية المتنقلة.
يتم اتخاذ نهجاً لمبدأ تحديد موقع القمر الصناعي وتقديم إجراء عملي ومضغوط لإجراء حسابات المدار، كما يتم استكشاف هوائيات المركبات ومتطلباتها والكسب، وعرض الحزمة والمصفوفات المرحلية وتتبع الأقمار الصناعية وتتم معرفة مشاكل انتشار الإشارات وطرق العداد في البيئات البحرية والطيران والبيئات البرية.
- “MSC” هي اختصار لـ “Mobile Satellite Communications”.
أساسيات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة
تم تنفيذ أول نظام خدمة ساتلية متنقلة تجارية “MSS” لتلبية الاحتياجات الملحة للمجتمع البحري لتحسين الاتصالات، ونظراً لحدوث تحسينات في تكنولوجيا السواتل وتكامل الدارات ممّا أدى إلى توافر معالجات إشارات رقمية منخفضة التكلفة، كما تم نشر أنظمة الخدمة المتنقلة الساتلية لدعم المطاريف الأرضية الأصغر لتطبيقات الطيران والتطبيقات المتنقلة البرية.
وأدى نمو الإنترنت وتحسين الوصول اللاسلكي إلى قيام مشغلي أنظمة “MSS” الحاليين بإدخال قدرات جديدة تشمل تحسين الوصول إلى البيانات والوسائط المتعددة، وقد أدى هذا التحول في أسواق الخدمة المتنقلة الساتلية إلى ظهور العديد من التحديات التكنولوجية، ولا سيما مع نشر الأقمار الصناعية ذات الحزمة النقطية ذات القدرة العالية والمصممة للعمل مع مطاريف مستخدم شخصي منخفضة التكلفة.
يتم تمكين اتصالات الأقمار الصناعية المتنقلة بأنواع مختلفة من الأقمار الصناعية، حيث يغطي نطاق الاتصال جميع المناطق البرية والبحرية تقريباً، كما يُعترف باتصالات الأقمار الصناعية المتنقلة بشكل خاص كإجراء قوي ضد الكوارث، وبناءً على مدار القمر الصناعي فإنّه يتصل إمّا عن طريق القمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض أو القمر الصناعي شبه السمت أو القمر الصناعي غير الثابت بالنسبة إلى الأرض.
- “MSS” هي اختصار لـ “mobile satellite service”.
نظام اتصالات الأقمار الصناعية المتنقل بواسطة القمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض
القمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض هو القمر الصناعي الذي يبدو ثابتاً من الأرض، و3-4 أقمار صناعية ثابتة بالنسبة إلى الأرض يمكن أن تغطي سطح الأرض بالكامل تقريباً، والعديد من الأقمار الصناعية المستخدمة بالفعل للاتصالات أو البث هي أقمار صناعية ثابتة بالنسبة للأرض.
- “Altitude”، وهو على بعد حوالي “36000 كم”.
- المدار، هو مدار الدائرة على خط الاستواء، والدورة هي نفسها زمن دوران الأرض.
- عدد الأقمار الصناعية، وهي 3-4 في مناطق الخدمة مكررة.
مبدأ عمل الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتنقلة
من المقرر أنّ تتغير خدمات الأقمار الصناعية المتنقلة مع الإطلاق لخدمات الاتصالات الشخصية عبر الأقمار الصناعية “S-PCS”، ومن خلال استخدام الأقمار الصناعية غير المستقرة بالنسبة إلى الأرض وسيتم وضع هذا الجيل الجديد من الأقمار الصناعية في مدار أرضي منخفض أو مدار أرضي متوسط، وبالتالي تقديم مفاهيم جديدة لتصميم الأقمار الصناعية.
يستخدم نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية محطة أرضية متعددة وواحد أو أكثر من النجوم النجمية للتواصل بين مشتركي الهاتف المحمول وشبكة اتصالات أرضية، مثل شبكة الهاتف العامة “PSTN” أو الإنترنت، حيث تعمل المحطات الأرضية المتعددة المنتشرة جغرافياً على تقليل رسوم الأدوات على مكالمات التوجيه من المشترك المتنقل عبر الشبكة الأرضية عن طريق تقليل الحاجة إلى الاتصال البعيد المدى.
وعلاوة على ذلك نظراً لأنّ كل محطة أرضية تتواصل مع ساتل معين باستخدام نفس طيف التردد فإنّ سعة المشترك في النظام تزداد، أو قد تنخفض متطلبات عرض النطاق لوصلة الاتصالات بين المحطات الأرضية والأقمار الصناعية، كما يستخدم النظام الحالي تقنيات تشكيل الحزم الأرضية التي تمكن كل ساتل من إرسال إشارة في حزم إرسال متعددة، تدعم كل حزمة مشتركاً واحداً أو أكثر من المشتركين في الخدمة المتنقلة.
كما يمكن لكل حزمة إعادة استخدام نفس الطيف الترددي وبالتالي زيادة عدد المشتركين الذين يدعمهم كل قمر صناعي، وتقوم المحطات الأرضية المتعددة بشكل تعاوني بترحيل الإشارات عبر قمر صناعي معين بطريقة مكملة لتشكيل الحزم على الأرض.
والمعروف بين تعدد المشتركين في الهاتف المحمول والمحطة الأرضية المركزية استخدام مجموعة من حزم الموجات، والتي ترسل وتستقبل بين القمر الصناعي والمحطة المحمولة للتواصل عن طريق القمر الصناعي مكرر المسار، وفي نفس الوقت إعداد عملية المعالجة المستخدمة للتحكم في هذه التعددية من الحزم الموجية، والتي تستدعي الحزمة التكيفية السابقة في المحطة المركزية الموصوفة بدلاً من ترتيبها على القمر الصناعي، والنتيجة من يطبق هذه التقنية هي أن تعقيد المسبار ينخفض بشكل كبير.
وتعتمد التكنولوجيا على العديد من اتصالات الإشارات لتحقيق بهذه الطريقة بين المركز المحطة الأرضية والقمر الصناعي، يوحافظان على طورهما النسبي واتساعهما أي التماسك وهناك نوع من مخطط النقل المتماسك مع سرعة “Nyquist” أو سرعة أعلى في هذه مجموعة من الإشارات، والتي يتم أخذ عينات منها ويشكل تعدد إرسال الإشارة المأخوذة بتقسيم الوقت بسرعة “nal” بشكل متزامن لسهولة الوقت على القمر الصناعي والتردد.
يُفضل أيضًا الارتباط العكسي من القمر الصناعي إلى المحطة المركزية للإشارة التي تستقبلها العناصر المختلفة لهوائي متعدد العناصر على القمر الصناعي، والتي تعتمد تعدد إرسال بتقسيم زمني عالي السرعة للحفاظ على التماسك النسبي، لذلك فقط اسمح لحزمة الموجة الأرضية بالتشكل ولا تستخدم فقط للاستقبال ولكن أيضاً تستخدم للانبعاثات.
كما يحافظ التماسك مع تعدد الإرسال بتقسيم الوقت لذا استخدم مُضاعِف القسمة للمرة الأولى نسبياً وسريعاً بحيث يكون الجزء الحقيقي، أي الطور المتجانس أو “I” من شكل الموجة المعقد الذي تم أخذ عينات منه هو تعدد إرسال بتقسيم زمني، واستخدام الجزء التخيلي المقابل أي التربيع أو “Q” وتعدد إرسال تقسيم الوقت المتزامن لمضاعف تقسيم الوقت الثاني المتزامن لمضاعف تقسيم المرة الأولى إلى الشكل الموجي المعقد الذي تم أخذ عينات منه وتسمى هذه التقنية باسم “OTDM”.
يحق للأشخاص استخدام حزمة الموجة الأرضية لـ “S-CDMA” لتشكيل براءة الاختراع الأمريكية رقم 5903 واستخدام “CDMA” لتقديم إرسال الرابط، حيث يتم الحفاظ على التماسك المطلوب بين تقنية إشارة عنصر صفيف الهوائي وهذا للاستخدام المرجعي.
- “S-PCS” هي اختصار لـ “Satellite Personal Communication System”.
- “S-CDMA” هي اختصار لـ “Synchronous Code Division Multiple Access”.
- “CDMA” هي اختصار لـ “Code Division Multiple Access”.
- “OTDM” هي اختصار لـ “optical time-division multiplexing”.
- “PSTN” هي اختصار لـ “Public Switched Telephone Network”.
